壓力容器法蘭是壓力容器的常用部件，是連接各種壓力容器部件的基本元件，廣泛地用于石油化工、電力、原子能、輕工等工業(yè)領(lǐng)域。對(duì)于容器而言，法蘭應(yīng)該是一個(gè)組件，包括法蘭、墊片和連接螺栓或螺柱以及螺母，其作用是使不同的受壓元件組合在一起，同時(shí)保證連接部位不產(chǎn)生泄漏。法蘭連接的主要失效形式為接頭的剛度失效，其外部表現(xiàn)形式為泄漏。壓力容器內(nèi)部的介質(zhì)具有高溫、高壓的特點(diǎn)，同時(shí)具有易燃、易爆的特性或毒性，一旦產(chǎn)生泄漏，將發(fā)生嚴(yán)重的次生災(zāi)害，嚴(yán)重威脅壓力容器本體和周?chē)O(shè)備以及人員的安全。因此容器法蘭的設(shè)計(jì)和選用應(yīng)優(yōu)先考慮的因素是整體密封性能。

我國(guó)壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)自成體系。最早的壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)可以追溯到20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)使用的是由一機(jī)部、石油部、化工部三部共同發(fā)布的壓力容器法蘭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB1157?1164—1973。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的試用及不斷的修訂，目前最新的標(biāo)準(zhǔn)為JB/T4700?4707—2000《壓力容器法蘭》。

就法蘭的結(jié)構(gòu)型式和工作原理而言，壓力容器法蘭和管法蘭沒(méi)有多大差異。比較明顯的區(qū)別是，壓力容器法蘭規(guī)格較大，與各類(lèi)壓力容器連接使用；而管法蘭常常與管子直接連接或與泵、閥、機(jī)等管道設(shè)備的進(jìn)出口管子連接使用。

壓力容器法蘭工作原理為：當(dāng)對(duì)法蘭螺栓施加預(yù)緊力時(shí)，螵栓力通過(guò)法蘭環(huán)把墊片壓緊，迫使法蘭墊片產(chǎn)生壓縮變形。當(dāng)螵栓力達(dá)到一定數(shù)值后，迫使法蘭密封面和墊片上的四凸不平面借助墊片變形而填滿(mǎn)，這就為阻止流體介質(zhì)泄漏創(chuàng)造了初始密封條件。此時(shí)墊片單位有效密封面積上的壓緊力稱(chēng)為墊片的初始密封比壓。當(dāng)設(shè)備或管道承受介質(zhì)壓力后，螺栓受到拉伸應(yīng)力而伸長(zhǎng)，法蘭密封面沿著彼此分離的方向移動(dòng)，密封面與墊片之間的壓緊力下降，墊片的壓縮量減少，預(yù)緊密封比壓下降。如果這時(shí)密封墊片具有足夠的回彈能力，墊片的變形能補(bǔ)償螺栓和密封面的分離值，而使預(yù)緊密封比壓只下降到不小于工作密封比壓，則法蘭依然保持良好的密封狀態(tài)。反之，如墊片的回彈能力不足，密封比壓下降到工作密封比壓以下，甚至密封口重新出現(xiàn)縫隙，則密封失效。

影響壓力容器法蘭密封的因素如下：

1、螺栓預(yù)緊力

適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力可保證墊片在工作時(shí)還可保留一定的密封比壓，預(yù)緊力過(guò)大則會(huì)把墊片壓壞或擠出，從而破壞密封。預(yù)緊力在墊片上的分布也影響密封性能，保證預(yù)緊力分布均勻的方法是在滿(mǎn)足緊固和拆卸螺栓所需空間的情況下，增加螺栓個(gè)數(shù)。

2、墊片密封性能

墊片是構(gòu)成密封的重要元件。合適的墊片材料，要體現(xiàn)墊片在適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力作用下既能產(chǎn)生必須的彈性變形，又不致被壓壞或擠出。工作時(shí)法蘭密封面間的距離被拉大，墊片材料又應(yīng)具有足夠的回彈能力，使墊片表面與法蘭面緊密接觸，以繼續(xù)保持良好的密封性能。

3、法蘭密封面特征

法蘭密封面的型式和表面性能對(duì)密封效果的影響起到至關(guān)重要的作用。工況要求較嚴(yán)格的場(chǎng)合應(yīng)采用凹凸面和榫槽面。法蘭密封面的平面度、密封面與法蘭中心線(xiàn)和垂直度直接影響到墊片的受力均勻程度和墊片與法蘭的良好接觸。法蘭密封面的表面粗糙度應(yīng)與墊片的要求相適應(yīng)，表面不允許有徑向刀痕或劃痕，更不允許存在表面裂紋。

4、法蘭剛度
 

剛度不足會(huì)使法蘭產(chǎn)生過(guò)大翹曲變形，導(dǎo)致密封失效。影響法蘭剛度的因素很多，其中增加法蘭厚度，增大法蘭外徑等方法都可提高法蘭剛度，減小變形，使螺栓力均勻傳遞給墊片，獲得均勻和足夠的密封比壓，同時(shí)可提高密封性。減小螺栓力作用的力臂，能減少法蘭承受的彎矩，有利于密封。

5、操作條件

操作溫度、壓力和介質(zhì)的化學(xué)物理性能也影響到法蘭連接的可靠性。溫度增高，介質(zhì)黏度變小，泄漏的傾向性增大；高溫使介質(zhì)化學(xué)和物理活性加大，產(chǎn)生對(duì)墊片和法蘭的腐蝕和溶解；高溫還可使螵栓、法蘭和墊片發(fā)生蠕變和應(yīng)力松弛。